“Cảm biến hồng ngoại là gì” – Đây là một câu hỏi mà chúng mình nhận được khá nhiều trong thời gian vừa qua. Hôm nay, hãy cùng chúng mình đi tìm hiểu khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến hông ngoại ra sao các bạn nhé.
MỤC LỤC
Cảm biến hồng ngoại là gì?
Cảm biến hồng ngoại (IR) là một thiết bị điện tử đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh của nó. Bức xạ hồng ngoại được một nhà thiên văn học tên là William Herchel tình cờ phát hiện vào năm 1800. Trong khi đo nhiệt độ của từng màu ánh sáng (ngăn cách bằng lăng kính), ông nhận thấy rằng nhiệt độ ngay bên ngoài ánh sáng đỏ là cao nhất.
Ánh sáng hồng ngoại là không thể nhìn thấy đối với mắt người, vì bước sóng của nó dài hơn bước sóng của ánh sáng nhìn thấy (mặc dù nó vẫn nằm trên cùng một phổ điện từ). Bất cứ thứ gì phát ra nhiệt (mọi thứ có nhiệt độ trên khoảng 5 độ Kelvin ) đều phát ra bức xạ hồng ngoại. Mặc dù mắt người không nhìn thấy nhưng nếu dùng camera, bạn có thể phát hiện được ánh sáng hồng ngoại đấy nhé.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại là gì?
Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại tương tự như cảm biến phát hiện vật thể. Cảm biến này bao gồm một đèn LED phát hồng ngoại và một LED thu hồng ngoại. Đèn LED phát này trông tương tự như đèn LED thông thường và bức xạ được tạo ra bởi đèn LED này không thể nhìn thấy bằng mắt người. Mắt thu (đi-ốt quang) hồng ngoại sẽ thu các tín hiệu phản xạ mà đèn LED phát hồng ngoại vừa phát ra.
Một khi nó được sử dụng như sự kết hợp giữa bộ phát và bộ thu IR, thì bước sóng của bộ thu phải bằng với bộ phát. Cảm biến hồng ngoại được chia thành 2 loại chủ động và thụ động. Vì vậy để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chúng ta sẽ tìm hiểu riêng ở từng loại nhé
Các loại cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại được phân thành hai loại là cảm biến hồng ngoại chủ động (IR – Infrared sensor) và cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR – Passive infrared sensor) .
Cảm biến hồng ngoại IR là gì?
Cảm biến hồng ngoại hoạt động này bao gồm cả bộ phát và bộ thu. Các cảm biến này hoạt động thông qua bức xạ năng lượng. Hơn nữa, nó có thể được xử lý bằng cách sử dụng bộ xử lý tín hiệu để lấy thông tin cần thiết.
Cảm biến hồng ngoại chủ động vừa phát ra vừa phát hiện bức xạ hồng ngoại. Cảm biến IR chủ động có hai phần: một điốt phát sáng (LED) và một bộ thu (Đi-ốt quang).
Khi một đối tượng đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED sẽ phản xạ khỏi đối tượng và được bộ thu phát hiện. Cảm biến IR hoạt động như cảm biến khoảng cách và chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật (chẳng hạn như trong rô bốt dò đường).
Cảm biến hồng ngoại PIR là gì?
PIR là viết tắt của cảm biến hông ngoại thụ động. Cảm biến này sẽ không gồm cả 2 bộ phát và thu hông ngoại nữa.
Cảm biến hồng ngoại PIR chỉ bao gồm máy dò nhưng chúng không bao gồm máy phát. Các nguồn phát tia hông ngoại ở đây sẽ là chính vật thể ở môi trường xung quanh như con người. động vật, những nguồn nhiệt cao,… Vật thể này phát ra năng lượng và phát hiện qua mắt thu hồng ngoại. Sau đó, một bộ xử lý tín hiệu được sử dụng để hiểu tín hiệu nhằm thu được thông tin cần thiết.
Hầu hết các nguồn nhiệt đều phát ra tia hồng ngoại đi qua vùng ảnh hưởng, qua kính hội tụ Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại này được cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò thu nhận, và tạo ra điện áp được khuếch đại sử dụng transistor. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ lớn và đưa vào mạch so sánh để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động.
Ưu nhược điểm của cảm biến hồng ngoại
Việc sử dụng cảm biến hông ngoại so với 1 số cảm biến khác có những ưu – nhược điểm như sau.
Ưu điểm
- Sử dụng ít điện năng hơn.
- Có thể phát hiện chuyển động trong điều kiện có hoặc không có ánh sáng với độ tin cậy cao.
- Không cần tiếp xúc với đối tượng để phát hiện.
- Không có rò rỉ dữ liệu vì sóng này không nhìn thấy.
- Các cảm biến này không bị ảnh hưởng bởi quá trình oxy hóa và ăn mòn.
- Khả năng chống ồn cao.
Nhược điểm
- Chỉ sử dụng trong khoảng cách ngắn
- Phạm vi có giới hạn
- Chúng có thể bị ảnh hưởng bởi sương mù, mưa, bụi, v.v.
- Tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn
Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại có rất nhiều ứng dụng đa dạng và phong phú. Hãy cùng dientu5ngay.com điểm qua 1 số ứng dụng phổ biến nhất các bạn nhé.
Thiết bị nhìn đêm
Công nghệ hồng ngoại được triển khai trong thiết bị nhìn ban đêm nếu không có đủ ánh sáng khả kiến để có thể nhìn thấy mà không cần sự trợ giúp. Các thiết bị nhìn ban đêm chuyển đổi các photon ánh sáng xung quanh thành các điện tử và sau đó khuếch đại chúng bằng một quá trình hóa học và điện trước khi cuối cùng chuyển đổi chúng trở lại thành ánh sáng khả kiến.
Đồng hồ đo nhiệt độ từ xa
Cảm biến hồng ngoại sử dụng trong nhiệt kế bức xạ để đo nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt độ và chất liệu của vật thể. Với loại nhiệt kế này có một số tính năng sau:
- Phép đo mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng.
- Phản hồi nhanh hơn.
- Các phép đo mẫu dễ dàng.
Robot dò đường, làm nhiệm vụ đặc biệt
Robot dò đường là 1 thiết bị khá hay trong thời đại hiện nay. Chúng có thể giải quyết được nhiều nhiệm vụ như mang vận chuyển lượng thực, phát hiện bom mìn nguy hiểm, tìm kiếm cứu nạn,…
Ứng dụng xem ảnh hồng ngoại
Các ứng dụng khác
Các lĩnh vực ứng dụng chính khác sử dụng cảm biến hồng ngoại bao gồm:
- Khí hậu học
- Khí tượng học
- Điều chế quang học
- Cảm nhận ngọn lửa
- Máy dò khí
- Phân tích nước
- Máy phân tích độ ẩm
- Thử nghiệm gây mê
- Thăm dò dầu khí
- An toàn đường sắt
- Máy phân tích khí
Lời kết
Vậy là chúng ta đã cùng nhau đi tìm hiểu “Cảm biến hồng ngoại là gì?”. Đây là một vấn đề khó và khá trừu tượng. Các bạn hãy cố gắng đọc kỹ nhiều lần, nghiên cứu thêm sách báo, Internet để hiểu rõ hơn về cảm biến IR và PIR nhé. Cuối cùng, chúc các bạn thành công trên con đường chinh phục kỹ thuật điện tử. Xin chào và hẹn gặp lại trong các bài viết tiếp theo.
CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG
Có thể bạn quan tâm
- Kênh YouTobe hay về điện tử, mạch điện
- Tài liệu học điện tử miễn phí
- Fanpage cùng nhau học điện tử
- Chia sẻ kiến thức điện tử cơ bản
- TOP 5 Bộ KIT học tập Arduino cho người học lập trình
NƠI MUA LINH KIỆN GIÁ TỐT
- Linh kiện điện tử giá siêu rẻ : Shop Ristina.vn
- Linh kiện điện tử, nhà thông minh : Shop Làm Chủ Công Nghệ
- Chuyên mạch nguồn, sạc dự phòng chỉ từ 1K: Shop Điện Tử AT
- Chuyên pin sạc 18650, Pin sạc AA: Shop Linhkiengiatot
- Chuyên các thiết bị điện công nghiệp: Shop Linhkien123
